DE4300443A1 - Kraftfahrzeug mit einem Fahrantrieb mit hydrodynamischem Getriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrantrieb, der ein hydrodynamisches Getriebe aufweist, insbesondere einen Wandler. Bei derartigen Kraftfahrzeugen muß bei Fahrzeugstill­ stand eine Trennkupplung betätigt oder die Betriebsbremse im Eingriff gehalten werden, damit das Fahrzeug nicht selbsttätig anfährt oder kriecht.

Dies ist besonders wichtig für Kraftfahrzeuge, an deren Antriebsmotor neben dem Fahrantrieb weitere Verbraucher angeschlossen sind, zu deren Betätigung die Drehzahl des Antriebsmotors erhöht werden muß. Beispielsweise ist dies bei Gabelstaplern mit im Fahrantrieb angeordnetem hydrodynamischen Wandler der Fall. Dort ist es erforderlich, im Stillstand beim Heben der Last und beim Lenken oder beim langsamen Heranfahren an einen Lastkraftwagen oder an ein Regal zum Be- oder Entladen die Antriebsdrehzahl des Antriebsmotors anzuheben, um genügend Leistung für das Heben und Lenken zur Verfügung zu haben. Dies geschieht dadurch, daß der Fahrer zum Anhalten des Gabel­ staplers das Fahrpedal, welches der Drehzahleinstellung am Antriebsmotor dient, zurücknimmt und ein sogenanntes Inchpedal betätigt, mit dessen Hilfe zunächst eine Trennkupplung und daran anschließend eine mechanische Bremse beaufschlagt wird. Die Drehzahlanhebung für die Arbeitshydraulik erfolgt automatisch beim Ansteuern der Arbeitshydraulik.

Aus Sicherheitsgründen ist es unbedingt erforderlich, daß der Fahrer das Inchpedal betätigt. Wird dies versäumt, so bleibt der Gabelstapler zwar in den meisten Fällen beim Zurücknehmen des Fahrpedals stehen, es genügt jedoch bereits eine geringe Drehzahlanhebung (durch Betätigen der Arbeitshydraulik) und das Fahrzeug setzt sich wieder in Bewegung. Hierbei ist zu beachten, daß im Augenblick des Anfahrens, also bei noch still­ stehender Abtriebswelle, durch den Einsatz eines Wandlers das am Ausgang des Strömungsgetriebes anstehende Drehmoment am größten ist (je nach Auslegung etwa zwei- bis viermal so groß wie das in den Wandler eingeleitete Antriebsmoment), wodurch das Anfahren mit einem erheblichen Anfahrmoment erfolgt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art mit geringem Aufwand im Hinblick auf eine Erhöhung der Sicherheit gegen unbeab­ sichtigtes Losfahren zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Füllkreislauf mit einer Hilfspumpe vorgesehen ist und im Füllkreislauf eine in Abhängigkeit von der Antriebsdrehzahl des hydrodynamischen Getriebes betätigbare, dessen Füllungsgrad beeinflussende Regelvorrichtung angeordnet ist. Der erfindungs­ wesentliche Gedanke besteht demnach darin, den Füllungsgrad des hydrodynamischen Getriebes zu beeinflussen, wodurch die Dreh­ zahlempfindlichkeit des Getriebes variabel ist. Dies wird da­ hingehend ausgenutzt, daß im Stillstand des Kraftfahrzeugs die Drehzahlempfindlichkeit des hydrodynamischen Getriebes durch Verringern des Füllungsgrads herabgesetzt wird, so daß die Drehzahl des Antriebsmotors innerhalb bestimmter Grenzen ange­ hoben werden kann, ohne eine Bewegung des Kraftfahrzeugs zu bewirken.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß sich in einer die Hilfspumpe mit dem hydro­ dynamischen Getriebe verbindenden Förderleitung ein Füllstrom- Regelventil befindet, das aus einer Ausgangsstellung, in der der Leitungsabschnitt der Förderleitung zwischen dem Getriebe und dem Füllstrom-Regelventil mit einem drucklosen Behälter verbunden ist, bei Überschreiten einer vorgegebenen Antriebs­ drehzahl in eine Betriebsstellung schaltbar ist, in der der Leitungsabschnitt mit der Hilfspumpe in Verbindung steht. Unter­ halb der Grenzdrehzahl wird also durch die als Füllstrom-Regel­ ventil ausgebildete Regelvorrichtung der Füllungsgrad des hydro­ dynamischen Getriebes verringert. Dabei sinkt der Flüssigkeits­ pegel im Getriebe bis auf das Niveau ab, auf dem die Förder­ leitung mündet. Das kann z. B. in Wellenmitte sein.

Das Füllstrom kann auf verschiedene Weise, jeweils in Abhängig­ keit von der Antriebsdrehzahl des Strömungsgetriebes, ange­ steuert werden. Es ist z. B. möglich, die Antriebsdrehzahl des hydrodynamischen Getriebes, also die am Eingang des Strömungs­ getriebes anstehende Drehzahl elektrisch bzw. elektronisch zu erfassen und mit dem so gewonnenen Signal das Füllstrom-Regel­ ventil zu beaufschlagen, das dementsprechend als elektro­ magnetisch betätigbares Ventil ausgebildet sein muß. Weitaus einfacher ist es jedoch, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Fördermenge der Hilfspumpe proportional ist zur Antriebsdrehzahl des hydrodynamischen Getriebes und das Füllstrom-Regelventil als Dreianschluß/Zweistellungs- Wegeventil ausgebildet ist, das in Richtung zur Ausgangs­ stellung durch die Kraft einer Feder belastet ist und eine in Richtung zur Betriebsstellung wirksame, durch den Druck stromauf des Füllstrom-Regelventils beaufschlagbare Stellfläche aufweist, wobei in der Ausgangsstellung des Füllstrom- Regelventils der Leitungsabschnitt der Förderleitung zwischen der Hilfspumpe und dem Füllstrom-Regelventil unter Zwischen­ schaltung einer in dem Füllstrom-Regelventil angeordneten Drossel an den drucklosen Behälter angeschlossen ist. Auf diese Weise erhält man eine sehr einfach aufgebaute und daher kosten­ günstige, rein hydraulische Konstruktion.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß die Drossel im Füllstrom-Regelventil einstellbar oder zumindest austauschbar ist. Durch Variation der Drosselwirkung, was durch Austausch der Drossel oder durch Einstellen des Öffnungsquerschnitts erfolgen kann, ist jede gewünschte Drehzahlspanne einstellbar.

Bei einem Kraftfahrzeug, bei dem dem hydrodynamischen Getriebe ein mittels hydraulisch beaufschlagbarer Kupplungen betätig­ bares mechanisches Getriebe, insbesondere ein Reversiergetriebe nachgeschaltet ist, erweist es sich als besonders zweckmäßig, wenn an die Förderleitung stromauf des Füllstrom-Regelventils zur Beaufschlagung der Kupplungen eine Steuerdruckleitung angeschlossen ist, in der ein Strombegrenzungsventil mit nachgeschaltetem Inchventil angeordnet ist. Somit dient die Hilfspumpe neben dem Füllen des Strömungsgetriebes auch noch der Erzeugung eines Steuerdrucks, mit dem Kupplungen beauf­ schlagt werden. Mit dem Inchventil kann der auf die Kupplungen einwirkende Steuerdruck reduziert oder ganz abgebaut werden, so daß die Kupplungen trennen.

Günstig ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Kraftfahr­ zeugs als Arbeitsmaschine, insbesondere als Flurförderzeug, mit einem Antriebsmotor, an den der Fahrantrieb und eine Arbeits­ hydraulik angeschlossen sind.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der Figur schematisch dargestellten Ausführungs­ beispieles näher erläutert, welches den Antriebsstrang eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs darstellt.

Ein Antriebsmotor 1, beispielsweise ein Dieselmotor, treibt ein hydrodynamisches Getriebe 2 (Wandler), das aus einer Pumpe P, einer Turbine T und einem Leitrad L besteht, und eine Arbeits­ pumpe 3, die der Beaufschlagung einer in der Figur nicht dar­ gestellten Lenk- und Arbeitshydraulik dient. Bei einem Gabel­ stapler besteht die Arbeitshydraulik aus den Hub- und Neige­ zylindern für das Hubgerüst und gegebenenfalls hydraulischen Zusatzaggregaten (Seitenschieber etc.). Dem Wandler ist ein Reversiergetriebe 4 mit Kupplungen 5 und 6 nachgeschaltet, mit deren Hilfe die Betriebsarten Neutralstellung (Stillstand), Vorwärts- und Rückwärtsfahrt schaltbar sind. Der Antriebsstrang wird durch eine Triebachse 7 vervollständigt, die ein Unter­ setzungs- und ein Differentialgetriebe aufweist.

Eine an den Antriebsmotor 1 angeschlossene Hilfspumpe 8, die aus einem Saugsieb 8a ansaugt und konstantes Fördervolumen aufweist (die Fördermenge ist somit proportional zur Drehzahl des Antriebsmotor bzw. zur Antriebsdrehzahl des Wandlers), dient sowohl der Erzeugung eines Steuerdrucks, mit dem die Kupplungen 5 und 6 beaufschlagbar sind, als auch der Speisung eines Füllkreislaufs für das hydrodynamische Getriebe.

Der Füllkreislauf besteht aus einer von der Hilfspumpe 8 zu dem Wandler führenden Förderleitung 9, dem hydrodynamischen Getriebe 2, einer Rücklaufleitung 10, in der ein Kühler 11a und ein Feinfilter 11b angeordnet sind, und einem drucklosen Behälter, der vom Gehäuse des Reversiergetriebes 4 gebildet wird. Der Füllkreislauf ist durch ein Druckbegrenzungsventil 12 abgesichert. Die Rücklaufleitung 10 mündet nicht direkt im drucklosen Behälter, sondern in den Kupplungen 5 und 6, um diese zwecks Wärmeabfuhr zu spülen.

Zum Aufbau des Steuerdrucks ist an die Förderleitung 9 eine Steuerdruckleitung 13 mit einem darin angeordnetem Strom­ begrenzungsventil 14 angeschlossen. Die Steuerdruckleitung 13 führt zu den Druckräumen der Kupplungen 5 und 6 und ist stromab des Strombegrenzungsventiles mit einem Druckbegrenzungsventil 15 abgesichert.

Der Antriebsstrang wird durch folgende Bauteile gesteuert: Mit einem Fahrpedal 16 wird die Drehzahl des Antriebsmotors 1 eingestellt. Ein Fahrtrichtungsschalter 17, der in die Steuer­ druckleitung 13 stromab des Strombegrenzungsventiles 14 geschaltet ist, bestimmt die Betriebsarten Neutralstellung (Stillstand), Vorwärtsfahrt oder Rückwärtsfahrt. Mit einem Inchpedal 18 wird ein dem Fahrtrichtungsschalter 17 vor­ geschaltetes Inchventil 19 zum Dosieren der Fahrgeschwindig­ keit vor allem bei Langsamfahrt betätigt und im letzten Bereich des Pedalwegs ein Bremsdruckerzeuger 20 (Betriebsbremse) zum Stillsetzen des Fahrzeugs. Der Bremsdruckerzeuger 20 kann darüber hinaus mit einem gesonderten Bremspedal 21 betätigt werden. Die Steuerdruckseite der Hilfspumpe 8 wird durch einen Federspeicher 22 ergänzt, der zusammen mit dem Strombegrenzungs­ ventil 14, dem Druckbegrenzungsventil 15, dem Inchventil 19 und dem Fahrtrichtungsschalter 17 in einem Steuerblock 23 unter­ gebracht ist, welcher mit dem Reversiergetriebe 4 verblockt ist.

Zusätzlich zum Bremsdruckerzeuger 20, mit dessen Hilfe zwei Bremsen 25 und 26 der Triebachse 7 beaufschlagbar sind, ist eine Handbremsbetätigung 24 vorgesehen.

In der Förderleitung 9 ist eine Regelvorrichtung angeordnet, die als Füllstrom-Regelventil 27 ausgebildet ist (Dreianschluß/ Zweistellungs-Wegeventil). Das Füllstrom-Regelventil 27 ist in Richtung zur Ausgangsstellung durch eine Feder belastet ist. In der Ausgangsstellung verbindet das Füllstrom-Regelventil 27 den Leitungsabschnitt 9a (gestrichelt dargestellt) der Förder­ leitung 9 zwischen dem hydrodynamischen Getriebe 2 und dem Füllstrom-Regelventil 27 mit dem drucklosen Behälter (Gehäuse des Reversiergetriebes 4).

Bei der unteren Leerlaufdrehzahl (beispielsweise ca. 650 Um­ drehungen pro Minute) des Antriebsmotors 1 befindet sich das Füllstrom-Regelventil 27 in der in der Figur gezeigten Ausgangs­ stellung. Hierbei fördert die Hilfspumpe 8 das aus dem Gehäuse des Reversiergetriebes 4 über das Saugsieb 8a angesaugte Öl über eine im Füllstrom-Regelventil 27 angeordnete und im Öffnungsquerschnitt verstellbare oder zumindest austauschbare Drossel 28 wieder in das Gehäuse (Kurzschluß). Das hydro­ dynamische Getriebe ist daher nur bis zu dem Niveau gefüllt, in dem die Förderleitung 9 bzw. die Rücklaufleitung 10 mündet. Somit kann der Wandler nur ein entsprechend seinem niedrigem Füllungsgrad mögliches Abtriebsmoment aufbauen, das zum Bewegen des Fahrzeugs nicht ausreicht. Das Fahrzeug steht daher still, auch wenn das Inchpedal 18 nicht betätigt ist.

Zum Beaufschlagen der Arbeitshydraulik wird die Drehzahl des Antriebsmotors 1 angehoben, wodurch die Fördermenge der Arbeitspumpe 3 erhöht wird. Bis zum Erreichen einer vor­ gegebenen Grenzdrehzahl (beispielsweise ca. 900 Umdrehungen pro Minute), bei der genügend Leistung für die Arbeits- und Lenkhydraulik zur Verfügung steht, bewegt sich das Fahrzeug dabei nicht, weil durch den geringen Füllungsgrad im hydrodynamischen Getriebe 2 kein ausreichendes Abtriebs­ drehmoment erzeugt wird. Oberhalb dieser Drehzahl ist der Staudruck vor der Drossel 28 infolge der gestiegenen Förder­ menge der Hilfspumpe 8 so groß, daß das Füllstrom- Regelventil 27 durch Einwirkung des Staudrucks auf eine der Kraft der Feder entgegengesetzt wirksame Stellfläche in die Betriebsstellung bewegt wird, in der der Leitungsabschnitt 9a (gestrichelt dargestellt) zwischen dem hydrodynamischen Getriebe 2 und dem Füllstrom-Regelventil 27 mit der Hilfspumpe 8 verbunden ist. Dadurch wird der Wandler gefüllt und es kann sich ein wesentlich größeres Abtriebsdrehmoment aufbauen, so daß sich das Fahrzeug schließlich in Bewegung setzt.

Die Durchtrittsquerschnitte im Füllstrom-Regelventil 27 sind entsprechend der zulässigen Mindestreaktionszeit des hydro­ dynamischen Getriebes für den Momentenaufbau und -abbau zu dimensionieren.

Claims (6)

1. Kraftfahrzeug mit einem Fahrantrieb, der ein hydro­ dynamisches Getriebe aufweist, insbesondere einen Wandler, dadurch gekennzeichnet, daß ein Füllkreislauf (9, 2, 10) mit einer Hilfspumpe (8) vorgesehen ist und im Füllkreis­ lauf (9, 2, 10) eine in Abhängigkeit von der Antriebs­ drehzahl des hydrodynamischen Getriebes (2) betätigbare, dessen Füllungsgrad beeinflussende Regelvorrichtung ange­ ordnet ist.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in einer die Hilfspumpe (8) mit dem hydro­ dynamischen Getriebe (2) verbindenden Förderleitung (9) ein Füllstrom-Regelventil (27) befindet, das aus einer Ausgangsstellung, in der der Leitungsabschnitt (9a) der Förderleitung (9) zwischen dem Getriebe (2) und dem Füllstrom-Regelventil (27) mit einem drucklosen Behälter verbunden ist, bei Überschreiten einer vorgegebenen Antriebsdrehzahl in eine Betriebsstellung schaltbar ist, in der der Leitungsabschnitt (9a) mit der Hilfspumpe (8) in Verbindung steht.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermenge der Hilfspumpe (8) proportional ist zur Antriebsdrehzahl des hydrodynamischen Getriebes (2) und das Füllstrom-Regelventil (27) als Dreianschluß/- Zweistellungs-Wegeventil ausgebildet ist, das in Richtung zur Ausgangsstellung durch die Kraft einer Feder belastet ist und eine in Richtung zur Betriebsstellung wirksame, durch den Druck stromauf des Füllstrom-Regelventils (27) beaufschlagbare Stellfläche aufweist, wobei in der Ausgangsstellung des Füllstrom-Regelventils (27) der Leitungsabschnitt (9a) der Förderleitung (9) zwischen der Hilfspumpe (8) und dem Füllstrom-Regelventil (27) unter Zwischenschaltung einer in dem Füllstrom-Regelventil (27) angeordneten Drossel (28) an den drucklosen Behälter angeschlossen ist.

4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (28) im Füllstrom-Regelventil (27) einstellbar oder zumindest austauschbar ist.

5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, wobei dem hydro­ dynamischen Getriebe ein mittels hydraulisch beaufschlag­ barer Kupplungen betätigbares mechanisches Getriebe, insbesondere ein Reversiergetriebe nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an die Förderleitung (9) stromauf des Füllstrom-Regelventils (27) zur Beauf­ schlagung der Kupplungen (5, 6) eine Steuerdruckleitung (13) angeschlossen ist, in der ein Strombegrenzungsventil (14) mit nachgeschaltetem Inchventil (19) angeordnet ist.

6. Verwendung eines Kraftfahrzeugs nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche als Arbeitsmaschine, insbesondere als Flurförderzeug, mit einem Antriebsmotor (1), an den der Fahrantrieb (2, 4, 7) und eine Arbeitshydraulik (3) angeschlossen sind.